基于分拣系统的设计--课程设计.doc

课 程 设 计 基于分拣系统的设计 学生姓名学生姓名0.0. 所所 在在 系系机械工程系机械工程系 班班 级级0808 级机电级机电 4 4 班班 专专 业业机电一体化技术机电一体化技术 指导教师指导教师 2010 年 10 月 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 0 摘要摘要 随着科学技术的发展，自动分拣系统(Automatic sorting system)已成为 先进配送中心所必需的设施条件之一，它一般由控制装置、分类装置、输送装 置及分拣道口组成，具有很高的分拣效率。自动分拣机是自动分拣系统的一个 主要设备，它是提高物流配送效率的一项关健因素。 自动分拣系统是二次大战后率先在美国、日本的物流中心中广泛采用一种 自动化作业系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一 部分。 该系统采用西门子 PLC、西门子变频器、传感器等，可有效的减少运输时 间，实现准确定位，实现自动化。目前自动分拣系统在很多商业领域都有广泛 应用。 关键词：自动分拣系统关键词：自动分拣系统 变频器变频器 传感器传感器 PLCPLC 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 1 目录目录 摘要摘要1 1 第一章、系统总体设计第一章、系统总体设计3 3 1.1 系统功能描述.3 1.2 系统总体实物图.3 1.3 运动简图.4 1.4 气动控制回路图.4 1.5 系统运动流程图.5 第二章、系统硬件设计第二章、系统硬件设计6 6 2.1 控制系统组成.6 2.2 硬件选型.6 2.3 PLC 输入输出口分配 11 第三章、系统软件设计第三章、系统软件设计1212 3.1 I/O 分配表 12 3.2 控制程序设计13 结束语结束语1919 参考文献参考文献2020 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 2 第一章、系统总体设计第一章、系统总体设计 1.1 系统功能描述系统功能描述 当传感器检测到信号，供料站将物料送到放料台上，放料台上的传感器检 测到信号，PLC 控制步进电机，机械手将物料搬运到传输带上，传输带上的传 感器检测到信号，异步电机开始转动，带动输送带和物料一起运动，当分拣站 的传感器检测到信号，就将物料推到指定的仓库，仓库边的传感器检测到信号， 异步电机停止转动，等待下一个物料到来在开始运转。 1.2 系统总体实物图系统总体实物图 图 1-1-1 总体实物图 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 3 1.3 运动简图运动简图 图 1-1-2 运动简图 1.4 气动控制回路图气动控制回路图 图 1-2 气动回路图 调压过滤器 压力表 双电控二位五通阀 MHZ2-10D 4V120-06-DC24V CDJ2B10-60-B 4V110-06-DC24V4V110-06-DC24V 单电控二位五通阀单电控二位五通阀 R P S A B R P S A B R PS A B 推料气缸 气动手爪 动动动动动动动 动动 动动 动动动动 旋转气缸 CXSM15-100-Y59BL 4V110-06-DC24V 单电控二位五通阀 R P S A B 前臂升降气缸 CDJ2B16-45-B 4V110-06-DC24V 单电控二位五通阀 R P S A B 臂伸缩气缸 CDJ2B16-75-B 4V110-06-DC24V 单电控二位五通阀 R P S A B 送料气缸 MSQB10A 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 4 1.5 系统运动流程图系统运动流程图 机械手手臂前伸 手臂伸出限位传感器检测到位后，延时0.5 秒，手爪气缸下降 手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5 秒，气动手爪抓取物料 手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后；延时0.5 秒，手爪气缸上升 手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回 手臂缩回限位传感器检测到位后；手臂向右旋转 手臂旋转一定角度后，手臂前伸 手臂伸出限位传感器检测到位后，手爪气缸下降 手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5 秒，气动手爪放开物料； 若输送线上有物料，则在分拣气缸完成分拣后，再放开物料 手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回 手臂缩回限位传感器检测到位后，手臂向左旋转到基准位置，等待下一个物料到位 放料台光电传感器检测 物料是否到位 机械手不动作 Y N 图 1-3 系统运动流程图 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 5 第二章、系统硬件设计第二章、系统硬件设计 2.1 控制系统组成控制系统组成 图 2-1 系统连线图 2.2 硬件选型硬件选型 P PL LC C：选用西门子S7-200，S7-200 是西门子公司推出的一种小型PLC,它主 要有扩展性能好，结构紧凑，指令功能强大，价格实惠等一系列独特优势，这 些优势使其成为许多小型控制工程的理想的控制器。 S7-200PLC 的扩展模块主要有数字量、模拟量、通讯模块和其他特殊功能模 块。可以灵活地组装成各种规模的控制器。控制规模可以从几点到几百点。 S7- 200PLC 可以方便地组成PLC-PLC 网络和微机-PLC 网络，从而完成规模更大的工 程。 S7-200 的编程软件可以方便地在Windows 环境下对其进行编码、调控。使 得 PLC 的编程更加方便、快捷。可以说，S7-200 可以完美地满足各种小型控制 系统的要求。 图 2-2 西门子 PLC S7-200 实物图 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 6 变变频频器器：采用西门子MM420 变频器，三相380V 供电，输出功率0.75KW。集 成 RS-485 通讯接口，提供BOP 操作面板；具有线性V/F 控制、平方V/F 控制、 可编程多点设定V/F 控制，磁通电流控制、直流转矩控制；集成3 路数字量输入 /1 路继电器输出，1 路模拟量输入/1 路模拟量输出；具备过电压、欠电压保护， 变频器、电机过热保护，短路保护等。提供调速电位器，所有接口均采用安全 插连接。 图 2-3-1 西门子 MM420 变频器实物图 图 2-3-2 西门子 MM420 变频器原理图 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 7 电电磁磁阀阀: : 选用二位五通电磁阀，它是用来控制流体的自动化基础元件，属 于执行器，并不限于液压，气动。电磁阀里有密闭的腔，在不同的位置开有通 孔，每个孔都通向不同的气管，腔中间是阀。一面是电磁铁，另一面是弹簧， 磁铁线圈通电阀体就会被吸引过来，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的 排气的孔，而进气孔是常开的，气体就会进入不同的气管，然后通过气的压力 来推动气缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控 制电磁铁的电流就控制了机械运动。 图 2-4 电磁阀实物图和原理图 气缸：气缸：选用双作用单杆气缸，其结构合理、性能可靠、质量稳定、安装使 用维修方便，该产品深受广大用户的欢迎。 图 2-5-1 气缸实物图 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 8 1，13弹簧挡圈 2防尘圈压板 3防尘圈 4导向套 5杆侧端盖 6活塞杆 7缸筒 8缓冲垫 9活塞 10活塞密封圈 11密封圈 12耐磨环 14无杆 侧端盖 图 2-5-2 气缸原理图 电机：选用四相步进电机和三项异步电机。四相步进电机它可以获得准正 弦波驱动电流，从而使用户应用更简单方便。它有五种通电方式，可提供微步 距控制以使步进电动机的基本步距角的最大红分为 1/16。通过步进电机驱动器 可使用户方便地实现高转、低振动水平、低噪音、快速响应和高效驱动的自动 机控制系统。 Y 系列三项异步电机是全封闭、外扇冷三相鼠笼型一般用途的电机，具有 高效、节能、起动力大、噪音低、振动小、可靠性高等特点。 图 2-3-1 步进电机实物图 图 2-3-2 步进电机原理图 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 9 图 2-4 异步电机实物图 传感器：传感器：选用光电传感器，光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它 们分为：发送器，接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束 一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射， 或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面， 装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应 用该信号。 图 2-5-1 传感器实物图 图 2-5-2 传感器原理图 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 10 2.3 PLC 输入输出口分配输入输出口分配 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 11 第三章、系统软件设计第三章、系统软件设计 3.1 I/O 分配表分配表 设备符号设备名称PLC 口 SB5开始按钮I0.0 SB6停止按钮I0.1 SB4复位按钮I0.2 A检测供料站有无工件光电传感器I0.3 B检测搬运站有无工件光电传感器I0.4 C供料缸推出到位位置接近开关I0.5 D供料缸返回到位位置接近开关I0.6 E机械手伸出到位位置接近开关I0.7 F机械手缩回到位位置接近开关I1.0 G机械手下降到位位置接近开关I1.1 H机械手提升到位位置接近开关I1.2 I手爪夹紧位置接近开关I1.3 J机械手基准位置电感传感器I1.4 K第一类工件气缸推出到位位置接近开关I1.5 L第一类工件气缸返回到位位置接近开关I1.6 M第二类工件旋转气缸转出到位位置接近开关I1.7 N第二类工件旋转气缸转回到位位置接近开关I2.0 O检测分检站有无工件传感器I2.1 P检测第一类工件电感传感器I2.2 Q检测第二类工件光电传感器I2.3 R-Z分拣槽检测光电传感器I2.4 PUL+步进电机驱动器 PUL+Q0.0 DIR+步进电机驱动器 DIR+Q0.1 ENA+步进电机驱动器 ENA+Q0.2 S供料缸推出电磁阀Q0.3 T机械手伸出电磁阀Q0.4 U机械手下降电磁阀Q0.5 V手爪夹紧电磁阀Q0.6 W手爪松开电磁阀Q0.7 X第一类工件推出电磁阀Q1.0 Y第二类工件转出电磁阀Q1.1 LR指示灯红灯Q1.2 LG指示灯绿灯Q1.3 LY指示灯黄灯Q1.4 5变频器 D1N1Q2.0 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 12 3.2 控制程序设计控制程序设计 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 13 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 14 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 15 子程序子程序 1 1： 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 16 子程序子程序 2 2： 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 17 泸州职业技术学院 第一章、系统总体设计 18 结束语结束语 经过三周的实训，基于机电一体化自动分拣系统的设计已经完成。本次设 计主要涉及了 PLC 的 I/O 分配，PLC 编程等方面，设计中涉及的许多问题，更 是对以前所学知识的回顾及在过去两年中学到的知识的系统总结，这次设计对 我们将来的工作有很大的帮助。 在设计中，我积极查阅资料，细心钻研各个细节，完成了 PLC 的 I/O 分配 及编程，也让我明白了在设计中考虑问题应该全面。在设计中既锻炼了我的动 手能力，又学会查阅资料，提炼需要的信息。 在设计过程中，指导老师李庭贵老师给予了我很大帮助，李老师对设计中 出现的问题作了及时讲解和耐心指导，使我的设计得以顺利完成。在此，特向 李老师表示感谢；同时，也向